ECC校验有什么作用

先看看另外几种校验算法
- 奇偶校验(Parity Check)
- CRC校验(Cyclic Redundancy Check)
- MD5校验(Message-Digest Algorithm 5)
ECC校验(Error Correcting Code)
- 关于ECC位宽的说明

熟悉计算机系统的同学可能都看过带ECC校验的DDR报DDR单bit error或者多bit error，有时候只是报了个单bit error的错，但是对系统整体运行没有影响，有时候报的多了，或者报了多bit error系统就可能直接挂了。那么这其中ECC到底起到了什么样的作用。

先看看另外几种校验算法

奇偶校验(Parity Check)

奇偶校验最初是为了检测内存软错误（内存里面的数据是需要定时充电刷新的，因为内存里面的存储单元会持续放电，导致bit电位产生变化，对于数据来说就是出错了，这个后面可以单独整一篇具体学习下，软错误概率参考如下，十几年前的数据了，现在应该更小），在每个字节（byte）之外额外加了一bit校验位。

对于数据来说，只有0或者1两种状态，假定1个byte数据为1 1 1 1 1 1 0 0，将每一个bit相加（1+1+1+1+1+1+0+0=6），为偶数。如果说采用的是奇校验，则该校验位定为1；如果采用的是偶校验，则该校验位定为0。

总体来说，对于奇校验（保证序列（包括校验位）1的个数为奇数）,若数据中有奇数个“1”,则校验结果为0,若数据中有偶数个“1”,则校验结果为1; 对于偶校验（保证序列（包括校验位）1的个数为偶数）,若数据中有偶数个“1”,则校验结果为0,若数据中有奇数个“1”,则校验结果为1。

奇偶校验只能够检测错误，无法纠正错误，并且由于其原理特性，无法检测双位错误。

CRC校验(Cyclic Redundancy Check)

循环冗余校验（CRC）具备检错和纠错的能力（其由信息码n位和校验码k位构成），其校验可以理解为一种二进制模2算法，它是一定能被生成多项式整除的，如果除不尽，那就说明传输出现了错误。CRC校验会占用较多CPU，效率不是很高，估计是运算起来比较复杂。

直接上公式说明：
(1)先假定一个多项式，用于计算校验码，设多项式为G(x)=x^2+x+1（G(x)是一个k+1位的二进制数），其二进制表示为111，共3位，其中k=2；
(2)假设要发送数据序列的二进制为10111(即f(x))，共5位；
(3)多项式的位数为3，则在要发送的数据后面加上3-1个位的0(生成f(x)*(x^k))，二进制表示为1011100，共7位；
(4)用生成多项式的二进制表示111去除乘积1011100，按模2算法求得余数序列为01（1.注意余数一定是k位的，如果位数不够，需要在高位补0；2.模2算法是不向上借位的，相当于异或）；
(5)将余数添加到要发送的数据后面，得到真正要发送的数据的比特流：1011101，其中前5位为原始数据，后2位为CRC校验码；
(6)接收端在接收到带CRC校验码的数据后，如果数据在传输过程中没有出错，将一定能够被相同的生成多项式G(x)除尽，如果数据在传输中出现错误，生成多项式G(x)去除后得到的结果肯定不为0。

MD5校验(Message-Digest Algorithm 5)

MD5的实际应用是对一段 Message(字节串)产生 fingerprint(指纹)，可以防止被“篡改”，一般用于文件加密或者解密，每个文件的MD5都是唯一的（还是会有小概率不唯一的情况，毕竟对一些文件稍微修改checksum不变的情况还是有的），MD5长度为32位的16进制数，换算成二进制就是32*4=128bit。

ECC校验(Error Correcting Code)

ECC 校验感觉与奇偶校验有点类似，本身也是在奇偶校验的基础上发展起来的。与奇偶校验位不同的是，奇偶校验是通过增加1位来检测1byte数据的正确性，也就是每1个byte都需要增加1位来进行检测，当数据位宽比较大的时候，需要的奇偶校验位的位数也会成倍增加；而ECC校验不一样，随着数据位宽的成倍增加，ECC校验位增加的却不是很多（其实我感觉这只是一种说法，ECC本质上也算是奇偶校验，只是校验的方式不一样而已，对于普通奇偶校验来说，我也可以2个byte来增加1位进行检测呀，毕竟程序是我自己写的嘛，不过从协议的角度上讲，那就是一种经过多方综合考虑后约定的关系了）。

ECC 校验能纠正单比特错误和检测双比特错误，但是对 1bit 以上的错误无法纠正，2bit 以上的错误不能检测。从这个角度来看，当系统报多bit错误的时候系统可能会挂掉就不奇怪了，因为纠不回来嘛，但是实际上这也是软件设置的问题，毕竟只是几个数据的错误一般也不会造成系统瘫痪，更多的是一种自我保护机制，万一是硬失效，那不就GG了。

目前服务器上使用的ECC内存指的就是这个，内存条上会有很多DDR颗粒，ECC一般是使用额外的颗粒用于存储校验位。所以ECC内存并不会比普通的内存条更快，人家只是有个检错和纠错机制，可以更稳定而已，加上算法本身的开销，其实速率并没有优势。

关于ECC位宽的说明

目前在网上找了一圈大概有两个版本：
1、当数据位宽只有1个byte的时候，需要5个bit来进行ECC校验，而后数据位宽每增加一倍，ECC只需要增加1bit的校验位，16bit需要6bit ECC，32bit需要7bit ECC，64bit需要8bit ECC。

2、将ECC校验算法分为行校验和列校验，对于512byte数据，1列（8bit）需要6bit的校验位，512行需要18bit行校验位，如下所示：

按上面换算，1byte位宽数据需要6+1=7bit的校验位（大概，如果单行不需要校验的话，那应该是6bit），2byte需要6+2=8bit校验位，4byte需要6+4=10bit校验位，8byte需要6+6=12bit校验位。

3、而实际应用上我也见过32bit数据+8bit ECC校验或者64bit数据+8bit ECC校验。

或许ECC校验只是一个大的类，不同的算法还是存在差异，各种变种啥的，就没做深入了解了，希望有大佬能够直接丢几篇文献给我学习下。

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